초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
2D 스케치 비정형 데이터 자동 3D 형상변환 알고리즘 및 보정기술 개발과 사업화

◼ 전체 내용
◦ 높은 신뢰도(IoU 0.7 이상, Precision 0.9 이상)의 2D 비정형 데이터 기반 3D 정형 형상 자동 생성 알고리즘 개발
◦ 사용자 스트로크 기반의 인터랙티브 장비를 사용한 3D 보정 알고리즘 개발
◦ 디자인 탐색 과정을 지원하는 “Sketch2Model4Exploration" 기술 개발 및 인터페이스/시스템 개발
◦ 2개 이상의 주요

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
2D 스케치 비정형 데이터 자동 3D 형상변환 알고리즘 및 보정기술 개발과 사업화

◼ 전체 내용
◦ 높은 신뢰도(IoU 0.7 이상, Precision 0.9 이상)의 2D 비정형 데이터 기반 3D 정형 형상 자동 생성 알고리즘 개발
◦ 사용자 스트로크 기반의 인터랙티브 장비를 사용한 3D 보정 알고리즘 개발
◦ 디자인 탐색 과정을 지원하는 “Sketch2Model4Exploration" 기술 개발 및 인터페이스/시스템 개발
◦ 2개 이상의 주요 도메인에 대한 현장 적용/실증 및 사업화 진행

◼ 1년차
❏ 목표
◦ 연구개발에 요구되는 2D, 3D 학습용 데이터 수집 및 전처리
◦ 서비스 플로우 구상 및 UX/UI 설계
❏ 내용
◦ 2D 비정형 스케치 데이터 수집
- 크라우드 소싱 인력 확보 통한 2D 비정형 스케치 데이터 수집
◦ 3D 데이터 수집 및 전처리
- 오픈소스 3D 정형형상 데이터 셋 조사 및 수집
- 자체 제작, 또는 기 제작된 3D 모델 데이터 수집
- 3D 데이터 셋 카테고리 분류 및 Tagging 작업 진행
◦ 3D 데이터 증폭 알고리즘 확보
- 3D 정형형상 데이터 셋의 여러 방향에서 관측되는 세부 영역 데이터 특성 확보
- distant point 간 관계 식별 위한 다양한 유형의 강성 변형(방위각 및 고도 회전) 및 비 강성 변형을 통해 훈련용 데이터 셋 증폭 및 보강
◦ UX/UI 설계
- 시각화 및 기본 3D 개체 조작을 전제한 3D 프레임워크

◼ 2년차
❏ 목표
◦ 2D 스케치 - 3D 정형형상 간 NLP 기반 번역모델 개발
◦ 3D 형상모델 인터랙티브 보정 알고리즘 개발
◦ UX/UI 및 통합 인터페이스 설계/개발
❏ 내용
◦ 학습 강건화를 위한 스케치 데이터 생성 모델 연구 개발
◦ 2차원 정보 기반 3차원 형상 생성 AI 모델 연구 및 연구 결과 고도화, 상용화
◦ 비정형 스케치 기반 3차원 형상 생성 AI 모델 연구 및 실증
◦ 유저 테스트 및 사업화를 위한 시스템 UX/UI 개념 / 상세설계

◼ 3년차
❏ 목표
◦ 3D 형상 모델 생성 및 보정기술 검증 위한 테스트 베드 구축
◦ 마케팅/투자 전략 수립 및 사업화 활동 진행
❏ 내용
◦ 비정형 스케치 기반 형상 생성 모델 고도화
◦ 실증을 위한 어플리케이션 개발 및 SaaS 탑재, 상용화
◦ 생성형 AI 의 Prompt vs Sketch 간 사용자 경험 학술연구

□ 연구개발성과
< 정량적 성과 >
- 크라우드 소싱 기반 스케치-3D 모델 데이터셋
- 데이터 증폭을 위한 인간형 스케치 생성 알고리즘 및 AI 모델
- 비정형 스케치 기반 3D 형상 생성 AI 모델
- 개발된 모델을 활용하기 위한 Web 기반 어플리케이션 SW 개발
- 개발된 모델의 실증을 위한 3D AI SaaS 런칭
- 관련 특허 및 논문
< 정성적 성과 >
- 신규 투자유치 55억 규모
- 분야 주요 콘텐츠 기업과 MOU 체결 및 실증 테스트
- 세계 최대 규모 3D 데이터 셋 기업과 MOU 체결
- 최고 권위 학회 구술발표, 학술세미나 등 학술 기여
- 연구과제 수행 중 개발된 기술 및 어플리케이션 등 활용, 분야 선도 기업으로서의 브랜드 및 네트워크, 입지 구축
- 세계 최초 프롬프트 vs 스케치 기반 생성형 AI 학술 비교 평가 연구 수행
- 연구책임자 장관표창

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
< 예상 수요처 현황 >
◦ 영화/게임 산업
- 전통적으로 3D 모델에 대한 수요가 높은 영역으로, 구상안의 구현 및 디자이너들의 원활한 협업을 위한 정확한 컨셉 디자인 수립의 중요도 높음. 초기 컨셉디자인 수립 과정에서 반복적인 3D 제작 작업이 이루어지며, 실제 컨셉을 탐색하는 창의적인 작업보다, 3D 제작에 소요되는 시간과 노동력이 과중한 상황. 영화/게임 산업은 제작과정 및 소비자 단계에서 VR/AR의 적극적인 도입이 예상되는 분야로써 3D 모델링의 수요는 급격히 증가할 것으로 판단됨. 미래의 수요에 적절히 대응하기 위해, 현재의 작업방식 상당부분을 자동화하는 과정이 필수적이라고 할 수 있음.
◦ 건축/제조업
- 건축 분야는 공법의 고도화 및 3D 프린팅 기법 도입을 통해 기존의 2D 기반 도면에서 점차 3D에 기반한 설계의 수요가 높아지고 있음. 특히 최근에는 BIM(Building Information Modeling)을 통해 설계과정에서 건축물의 디지털 트윈을 생성하여 시공 전 의사결정 과정에 활용하고 있음. 시공 완료 후 지역의 흉물로 전락하는 많은 건축물의 사례를 볼 때 계획 단계에서 다양한 건물의 컨셉을 빠르게 제작하여 형태와 주변 환경과의 조화를 확인하는 것이 건축분야에서 장기적으로 높은 수요를 발생시키는 요인이 될 것이라고 판단됨.
- 제조업 분야에서는 최근 들어 제품 포장에 대한 3D 모델링 수요가 증가하고 있음. 이제 제품의 품질뿐만 아니라 제품의 포장상태 또한 소비자의 중요한 선택 요인으로 작용함. 또한, 제조업은 3D 프린팅의 발달로 인해 맞춤형 제품을 대량으로 생산하는 시대로 나아가고 있음. 이러한 제조업 분야의 수요에 대응하기 위해, 기존의 3D 모델링 S/W보다 신속한 작업이 가능한 대안 제시가 필요한 상황으로 판단됨.
◦ 의료
- CT 단층사진을 통해 환자의 신체를 이미지화하는 현재의 기술은 몇 가지 문제점을 가지고 있음. 현재는 정확한 이미지 식별을 위해 숙달된 전문가가 반드시 필요한 상황이며 이는 실수로 인한 오판독의 위험이 항상 존재함을 뜻함. 또한, 이미지의 위치를 통해 신체 내 환부의 위치를 파악할 수 있으나, 다수의 2D 이미지의 한계로 인해 세밀한 수술이 필요할 경우 이미지만으로는 정보량이 충분하지 않음. 이러한 한계를 극복하고 더욱 정밀한 수술 집도를 위해 의료계에서는 CT 단층이미지를 통해 환자의 디지털 트윈을 생성하는 연구를 진행하고 있음. 본 연구과제는 언어모델을 통해 2D 비정형 데이터를 해석하며, 2D 이미지에 대한 정확한 인식에 기여할 수 있음.
◦ 화상회의/메신저 등의 의사소통 툴(Tool)
- 원격 상황에서의 의사소통은 아직 비언어적 요소를 효과적으로 전달하기 어려운 상황임. 말과 글로 충분히 설명하기 어려운 주제에 대해 전통적으로 스케치 등이 사용되어 왔으며, 최근에는 화면 공유, 파일 전송 등 사용자의 컴퓨터 내 다른 리소스를 활용하여 의사소통을 돕는 방식을 사용하고 있음. 3D 정형형상은 아이디어를 가장 정확하게 전달 할 수 있는 방법이나, 작성의 어려움 때문에 적극적으로 사용되지 못하고 있음. 본 연구개발은 스케치 기반의 3D 정형형상 자동생성을 목표로 하여, 일반 대중이 쉽게 3D 정형형상을 사용할 수 있도록 지원할 수 있음.
◦ 3D 프린팅
- 플라스틱, 금속 등으로 원하는 형태의 물체를 정교하게 만들 수 있다는 점에서 일반 대중의 3D 프린팅에 대한 잠재적인 수요는 매우 높은 수준임. 3D 프린팅의 대중화는 사용하기 쉬운 CAD 및 3D 모델링 S/W에 대한 수요로 이어질 것으로 생각됨. 직관적인 스케치와 자동화를 통해 이러한 잠재 수요에 대응할 수 있을 것으로 판단됨.
< 사업화 및 현장적용 방안 >
◦ CAD 및 3D 모델링 S/W 시장
- CAD 및 3D 모델링 S/W 시장의 플레이어들은 궁극적으로 S/W의 고도화를 추구함. 이 과정에서 가격, 요구 성능, 사용법 등 S/W의 진입장벽 역시 동반 상승. 시장선도자 제품군의 높은 진입장벽을 해소할 수 있는 제품이 출현하여 독자 영역을 구축 후 새로운 시장선도자가 되면, 다시 높아진 진입장벽으로 인해 마케팅 파워에 집중하는 양상이 반복됨.
- 3D 정형형상 자동생성은 주요 진입장벽 중 하나인 사용법 숙달의 어려움을 해소할 수 있으며, 신속하게 결과물을 확인할 수 있다는 점에서 기존 제품들이 제공하지 못한 새로운 가치 창출 가능한 점을 핵심적인 경쟁요인으로 들 수 있음.따라서 기존 선도기업들과 차별화된 가치 제공을 통해 기존 기업의 수익 창출 프로세스를 약화시키는 형태의 비즈니스 모델 요구됨.
- 콘셉트 설정 단계에서 의사결정 시간 단축을 주요 가치로 기존 CAD 및 3D 모델링 S/W 제품군과 차별화된 디자인, 설계분야 전문가집단 대상 독자 영역 구축 목표. 기존 제품군은 일반 대중의 높아진 3D 모델링 수요에 효과적으로 대응하지 못하고 있음. 쉽고 직관적인 제작방식/UI로 불특정 비전문가 고객 영역 공략. 고려할 수 있는 수익 창출 방법은 판매, 이용료, 구독형(가입비)이 있으며 고객의 유입을 촉진 시키기 위해서는 월 단위 가입/해지가 가능한 구독형 모델이 적합. 장기적으로 일반 대중과 기업 고객에게 별도의 요금 정책 수립 필요.
◦ 영상특수효과(VFX) / 애니메이션 시장
- 오늘날 영화/영상/애니메이션 제작은 대부분 디지털/가상 방식을 통해 이루어지고 있으며, 장기적으로 VR/AR 기술의 고도화에 기반하여 디지털 콘텐츠 제작의 비중을 사전 제작과 세트촬영에도 적용하여 Post-Production에 소요되는 시간을 절약하는 방향으로 발전하는 추세. 궁극적으로 기존의 3단계 제작방식이 Virtual Production이라는 하나의 파이프라인으로 디지털화/통합화 될 것으로 판단됨. Virtual Production은 영화 제작 측이 더욱 창의적인 작업을 수행할 수 있도록 지원할 것으로 기대, 반면 3D 및 VFX 공급업체의 충분한 지원이 가능한 환경이 갖추어져야 한다는 선행조건이 요구됨.
- Virtual Production 단계의 높은 3D 수요를 충족하기 위해 빠른 3D 모델 제작 작업을 가능하게 할 수 있는 방식이 요구되고 있는 상황임. 3D 모델 자동 생성 알고리즘에 대한 높은 잠재 수요를 가진 분야라고 할 수 있음.
< 기대 효과 >
- 기술적 측면
◦ 연구결과에 따른 NLP 기반 2D - 3D 변환모델 기반의 상품화 통해 3D 모델링 분야 내 독자적 생태계 구축 전망.
◦ 사람이 직접 전 과정을 진행하는 기존의 3D 제작 툴의 방식에서, 자동화된 과정을 통해 다수의 결과를 도출하고, 최종 결과물의 선택과정에서 사람이 개입하는 방식으로 작업 방식의 변화가 예측됨.
◦ 얼마나 잘 선택하느냐가 3D 모델링 전문가 집단의 중요한 요구능력이 될 수 있으며, 선택 과정을 지원하는 기술에 대한 수요가 발생할 것.
- 경제적, 산업적 측면
◦ 2027년(개발 종료 후 4년)까지 국내 전문가 집단(개인/기업)의 60% 시장을 점유하는 것을 목표로 하고 있으며, 2,000억 원 규모의 시장 형성이 예상됨. 장기적으로 국내와 비슷한 수준의 시장 점유율을 달성할 경우 41억 달러 규모의 시장 확보가 기대됨.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• 2.1. 1차년도 과제 수행 내용 ... 10
• 2.2. 2차년도 과제 수행 내용 ... 11
• 2.3. 3차년도 과제 수행 주요 내용 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 22
• 1) 연구수행 결과 ... 22
• 2) 목표 달성 수준 ... 40
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 41
• 1) 목표 미달 또는 미흡한 연구결과에 대한 원인(사유) 자체분석 내용 ... 41
• 2) 미달 또는 미흡한 결과물에 대한 보완 활동 ... 41
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 43
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 45
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 47
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 47
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 48
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 49
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 49
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 50
• 1. 연구개발비 사용명세서 ... 50
• 2. 발생이자 사용명세서 ... 50
• 3. 반납액 명세서 ... 50
• 끝페이지 ... 51